En la entrada dedicada a la rana del lago Titicaca dije que Telmatobius culeus carece de verdaderos pulmones y que respira a través de la piel. Hoy voy a escribir sobre otra rana aún más especial que Telmatobius. Su nombre científico es Barbourula kalimantanensis y su nombre común es “rana de Borneo de cabeza plana” (Bornean flat-headed frog). Barbourula no tiene pulmones, ni verdaderos pulmones ni vestigios de pulmones, como tiene Telmatobius; de hecho, Barbourula es la única rana conocida que carece completamente de pulmones.

Barbourula fue descubierta en Borneo en 1978, pero hasta 2008, cuando se han encontrado otras dos poblaciones de la especie, no se había practicado la disección a ningún ejemplar, por lo que no había podido ser descrita y clasificada en la debida forma. Al practicársele la disección se ha descubierto que carece de pulmones.

A juicio de un investigador de la Universidad de Singapur que ha examinado los ejemplares de esta especie, la ausencia de pulmones constituye una adaptación a la vida en cauces de agua sometidos a corrientes intensas. Los pulmones ayudan a flotar, pues actuan como si se tratase de flotadores y es más, dificultan, e incluso pueden impedir, la tarea de asentarse en el fondo. En enclaves en los que el agua se mueve a gran velocidad puede resultar muy difícil evitar ser arrastrado por la corriente, tanto si de lo que se trata es de mantenerse firme en el sustrato, como si la rana se encuentra nadando. Dado que al carecer de pulmones la tarea le resulta más sencilla, tiene sentido que durante la evolución de la especie se haya seleccionado ese carácter.

Por otro lado, en los ríos y regatos donde la corriente es intensa el agua suele estar saturada, e incluso sobresaturada, de oxígeno, por lo que la piel puede resultar un órgano adecuado para captar el oxígeno necesario. Además, la forma plana de la cabeza, además de constituir una ventaja para ser arrastrada por la corriente, también facilita enormemente la captación de oxígeno.

Nota: Esta historia me la encontré en el número del 16 de mayo de 209 de la revista New Scientist.

En las gélidas aguas de la Antártida viven los peces de la familia Channichthydae, uno de los grupos de vertebrados más singulares que existen. Su sangre carece de hemoglobina, y sus músculos de mioglobina. Son raros, muy raros. Al carecer de pigmento respiratorio, su sangre no tiene el color rojo característico de la sangre de vertebrados; son blanquecinos, casi translúcidos. Se les llama peces hielo o dracos. Carecen de hemoglobina porque no es funcional un gen que codifica la síntesis de la ß-globina, una de las cadenas peptídicas que conforman la hemoglobina. ¿Por qué han perdido la hemoglobina estos peces en el curso de su evolución? ¿No necesitan hemoglobina para captar el oxígeno y llevarlo a las células?

La primera pregunta no tiene una respuesta fácil. En opinión de los especialistas, la sangre de los dracos tendría una viscosidad excesiva si tuviera hemoglobina, tanto si ésta se encontrase en suspensión coloidal como si estuviese dentro de los eritrocitos. El hematocrito de la sangre de los vertebrados es, aproximadamente, de un 46% y su viscosidad viene a ser tres veces más alta que la del plasma sanguíneo. Pero además, la viscosidad depende de la temperatura, de manera que cuando baja ésta, aquélla se eleva. Por esa razón la viscosidad de los fluidos corporales de los peces que viven a temperaturas, por encima o por debajo, muy próximas a los 0ºC, puede llegar a ser muy alta. Y puede acentuarse de forma considerable cuando en esos fluidos hay sustancias como la hemoglobina. Bajo esas circunstancias, la alta viscosidad elevaría en exceso el coste energético que conlleva el bombeo de sangre y podría llegar, incluso, a dificultar de forma severa ese bombeo. Y esa es, posiblemente, la razón por la que algunos peces adaptados a vivir en aguas gélidas han “prescindido” de la hemoglobina en el curso de la evolución. Se trataría de una adpatación al frío. El de estos peces es quizás un caso extremo, pero no constituye una anomalía, pues otros peces adaptados a aguas frías tienen de hecho menos glóbulos rojos que los peces de aguas más templadas. Los peces-hielo serían, por lo tanto, el extremo de una tendencia de carácter general.

La respuesta a la segunda pregunta es, evidentemente, que no necesitan el pigmento. Si fuera de otra manera no habrían podido sobrevivir y perpetuarse. Lo cierto es que el único mecanismo de transporte de oxígeno, aparte del movimiento sanguíneo, es la disolución en el plasma y su difusión a los tejidos. No hay más. Los peces podrían, quizás, haber reducido su tamaño: de esa forma se facilita enormemente la difusión del oxígeno, pero en su evolución se ha descartado ese camino. La especie Chaenocephalus aceratus, por ejemplo, tiene ejemplares de medio metro.

Lo que parece claro es que estos peces tan sólo pueden colonizar medios como el de las aguas antárticas. Tienen una alto grado de oxigenación y la temperatura se mantiene por debajo de los 2 ºC durante todo el año. A esa temperatura (ambiental y corporal) el oxígeno se disuelve con gran facilidad. Por otro lado, al ser animales poikilotermos, su actividad metabólica es muy baja, por lo que bajas son también sus necesidades de oxígeno. Y a lo anterior, cabe añadir dos adaptaciones anatómicas muy importantes a los efectos que nos ocupan. Por un lado, tienen un corazón muy grande, que bombea entre cinco y diez veces más sangre que la de los otros peces de tamaños similares. Y por el otro, también tienen capilares sanguíneos muy gruesos; eso facilita enormemente el flujo sanguíneo, puesto que la resistencia al flujo depende mucho (negativamente) del diámetro del tubo. Como consecuencia, se facilita la irrigación de los tejidos y por tanto, la transferencia de oxígeno.

A lo anterior, cabe añadir que en estos peces la superficie corporal cumple también, como en los anfibios, el papel de superficie respiratoria, lo que disminuye de forma notable la necesidad de un eficiente sistema de transporte de gases. De hecho, tienen branquias muy pequeñas, su piel carece de escamas y en la dermis hay abundantes vasos sanguíneos, lo que aumenta de forma considerable la eficiencia en la transferencia cutánea de oxígeno. Quizás por ello no han tenido que reducir su tamaño corporal.

En definitiva, esta historia ejemplifica a la perfección el dicho aquel de "a grandes males grandes remedios", porque sólo así cabe calificar el haber prescindido de algo tan común y básico como el pigmento respiratorio.

Nota: Esta entrada está adaptada de la historia "Odol zuriko izotz arrainak", publicada por Miren Bego Urrutia en Uhandreak.

En los anfibios la piel es un órgano respiratorio más y dependiendo de la especie y de las necesidades metabólicas del animal, su importancia puede llegar a ser considerable. Pero hay una especie en la que la importancia de la piel es extrema. Su nombre científico es Telmatobius culeus y vive en el Lago Titicaca, a 3.812 m de altura sobre el nivel del mar. ¡Carece de verdaderos pulmones!

Es una rana muy especial. Para empezar, aunque es un anfibio, la rana no es anfibia; es estrictamente acuática. Y como nunca sale del agua, no necesita pulmones. Tiene, eso sí, unos pulmones vestigiales, pero que no desempeñan función alguna. Como es una rana, tampoco tiene branquias y de hecho, todos sus intercambios respiratorios los realiza a través de la piel. Esto es, la piel es el órgano a través del cual toma el oxígeno y elimina el CO₂. Debe tenerse en cuenta, además, que a 3.812 m de altitud hay poco oxígeno y eso pone las cosas aún más difíciles.

Telmatobius culeus tiene la piel llena de pliegues y gracias a ello, la superficie efectiva para el intercambio de gases es muy grande; compensa de esa forma la baja disponibilidad ambiental de oxígeno. Además, mueve esos pliegues para, de esa forma, generar corrientes de agua que renueven el medio respiratorio y no permitan que la concentración de oxígeno en el entorno se reduzca en exceso.

Otra característica notable de su piel es que en su cara interna tiene una altísima densidad de vasos sanguíneos y, por si fuera poco, su sangre es también muy especial. Por una lado, tiene más hemoglobina que la sangre del resto de ranas y, por el otro, sus glóbulos rojos son más pequeños. Ese menor tamaño de los eritrocitos le permite tener, por razones estrictamente geométricas, mayor superficie eritrocitaria total y por ello, mayor superficie para incorporar oxígeno al interior de los glóbulos rojos. Gracias a ese conjunto de factores se facilita notablemente la captación de oxígeno bajo unas condiciones tan adversas desde ese punto de vista.

Los habitantes de las localidades del entorno del lago tienen en muy alta estima a Telmatobius culeus, estima que no se debe a las particularidades de su fisiología respiratoria. Lo cierto es que es un alimento muy apreciado en la zona, por lo que es muy habitual en los restaurantes y ese alto aprecio no es ajeno a la creencia de que la rana es afrodisiaca. Los habitantes de la zona la denominan la “viagra peruana” y se consume, de hecho, en forma de batido. Desconozco, eso sí, si los batidos lo son de rana cruda o de rana cocinada; las fuentes en que me he basado no me han aclarado este extremo.

Los anfibios dependen mucho del agua, también los que, de adultos, viven en el medio terrestre. Esa es la razón por la que suelen frecuentar zonas húmedas e incluso, tienden a vivir de forma permanente al lado de masas de agua. Su piel es muy permeable y, de hecho, esa es la razón por la que la piel puede desempeñar un papel importante en el intercambio de gases respiratorios, oxígeno y dióxido de carbono. Pero esa permeabilidad es la que hace que en el medio terrestre lleguen a perder importantes cantidades de agua, porque la permeabilidad o impermeabilidad de una piel o de un epitelio no son específicos para un tipo único o familia de sustancias. Es una característica general; así, por ejemplo, si una piel es permeable al agua, lo normal es que también lo sea al oxígeno.

No obstante, y aunque pocas, también hay excepciones a la norma de la alta dependencia hídrica de los anfibios. Las ranas de los géneros Chiromantis (África), Hyperolius (África), Phyllomedusa (Sudamérica), Litoria (Australia) y Polypedates (India) pierden a través de la piel mucha menos agua de la que sería de esperar. La rana sudamericana Phyllomedusa sauvagei pierde en el medio terrestre muchísimo menos de lo que cabría esperar en una rana de sus características. Así, mientras un ejemplar de 2 g de esa especie pierde entre 0’01 y 0’02 g de agua por hora, una rana arbórea del mismo tamaño pierde 0’5 g y otra no arbórea puede llegar a perder hasta 1 g. Repárese en el hecho de que esa pérdida de agua representa la mitad del peso corporal de la rana.

La capacidad para minimizar la pérdida de agua constituye una valiosa adaptación cuando interesa reducir la dependencia hídrica; esto es, cuando la disponibilidad ambiental de agua es muy baja o cuando no es fácil acceder a masas agua.

Ahora bien, la cuestión es cómo puede una rana limitar la pérdida de agua en el medio terrestre. Hay mecanismos diferentes para conseguirlo y aquí, por ahora, nos centraremos en uno de esos mecanismos. Phyllomedusa sauvagei, por ejemplo, utiliza una especie de “aceite”, compuesto principalmente por triglicéridos, que produce ella misma. El aceite lo producen unas glándulas de la piel y la rana lo extiende con sus patas por toda su superficie corporal; los movimientos que realiza para extender el aceite son movimientos estereotipados, siempre los mismos. Y el mismo procedimiento utiliza la rana Polypedates maculatus. En ambos casos, para que el método sea efectivo, las ranas deben permanecer inmóviles una vez aplicado el aceite; de lo contrario, la película lipídica se fragmentaría y perdería su efectividad.

Esta adaptación, sin embargo, tiene una contrapartida que tiene que ver con algo que se ha señalado antes. La capa de triglicéridos, a la vez que evita la pérdida de agua, también obstaculiza el intercambio de gases respiratorios. Por ello, bajo esas condiciones las ranas sólo incorporan oxígeno y eliminan dióxido de carbono a través de sus pulmones. Pero en cualquier caso, se trata de una contrapartida menor teniendo en cuenta las ventajas que se derivan de reducir su dependencia hídrica.

No he encontrado imágenes de estas ranas aplicando la película de triglicéridos, pero a cambio, en este video se ve a un ejemplar de Pollymedusa sauvagei cazando una presa: